Bastnäsite - Bastnäsite
Bastnäsite , bastnaesite | |
---|---|
Generał | |
Kategoria | Minerał węglanowy |
Formuła (jednostka powtarzalna) |
(La, Ce, Y) CO 3 F. |
Klasyfikacja Strunza | 5.BD.20a |
System kryształów | Sześciokątny |
Klasa kryształu | Ditrigonal dipiramidal ( 6 m2) Symbol HM : ( 6 m2) |
Grupa kosmiczna | P 6 2c |
Komórka elementarna |
a = 7,118 (1) A , c = 9,762 (1) A; Z = 6 (bastnäsite- (Ce)) |
Identyfikacja | |
Kolor | Miodowo-żółty, czerwonawo-brązowy |
Kryształowy pokrój | Tabelaryczne do równo prążkowanych kryształów, głębokie rowki mogą przypominać stos cienkich płytek, zorientowane przerosty, również ziarniste, masywne |
Twinning | Prawo Dauphine, prawo brazylijskie i prawo japońskie |
Łupliwość | Niedoskonałe lub niewyraźne w dniu {10 1 0}, rozstanie w dniu {0001} |
Pęknięcie | Nierówny |
Wytrwałość | Kruchy |
Twardość w skali Mohsa | 4–5 |
Połysk | Szkliste, tłuste, perłowe u podstawy |
Smuga | Biały |
Przezroczystość | Przezroczysty do półprzezroczystego |
Środek ciężkości | 4,95–5,0 |
Właściwości optyczne | Jednoosiowe (+) |
Współczynnik załamania światła |
n ω = 1,717–1,722 n ε = 1,818–1,823 |
Dwójłomność | δ = 0,101 maks. |
Pleochroizm | Słabe, E> O, bezbarwne do bladożółtego lub pomarańczowego |
Inne cechy | Silnie piezoelektryczny; ciemnoczerwona katodoluminescencja, radioaktywna, jeśli jest bogata w uran i / lub tor |
Bibliografia |
Minerał bastnäsyt (lub bastnezyt ) jest jednym z rodziny trzech minerałów węglanowo - fluorkowych , która obejmuje bastnäsyt- ( Ce ) o wzorze (Ce, La) CO 3 F, bastnäsyt- ( La ) o wzorze (La , Ce) CO 3 F i bastnäsite- ( Y ) o wzorze (Y, Ce) CO 3 F. Niektóre z bastnäsite'ów zawierają OH - zamiast F - i otrzymują nazwę hydroksylobastnasytu. Większość bastnäsite to bastnäsite- (Ce), a cer jest zdecydowanie najpowszechniejszym z ziem rzadkich w tej klasie minerałów. Bastnazyt i fosforowych monacytu są dwie największe źródła ceru i innych pierwiastków ziem rzadkich .
Bastnazyt został po raz pierwszy opisany przez szwedzkiego chemika z Wilhelm Hisinger w 1838. Jest to skrót od Bastnäs kopalni niedaleko Riddarhyttan , Västmanland , Szwecja . Bastnäsite występuje również jako bardzo wysokiej jakości okazy w górach Zagi w Pakistanie. Bastnazyt występuje alkalicznego granitu i sjenitu i związanych pegmatytach . Występuje również w karbonatytach i towarzyszących im fenitach i innych metasomatytach .
Kompozycja
Bastnäsite zawiera cer , lantan i itr w uogólnionej formule, ale oficjalnie minerał jest podzielony na trzy minerały w oparciu o dominujący pierwiastek ziem rzadkich . Istnieje bastnäsite- (Ce) z dokładniejszym wzorem (Ce, La) CO 3 F.Istnieje również bastnäsite- (La) o wzorze (La, Ce) CO 3 F. I wreszcie jest bastnäsite- ( Y) ze wzorem (Y, Ce) CO 3 F. Jest niewielka różnica między tymi trzema pod względem właściwości fizycznych, a większość bastnäsite to bastnäsite- (Ce). Cer w większości naturalnych basternów zwykle dominuje nad pozostałymi. Bastnazyt i fosforan mineralny monacytu są dwie największe źródło cer, ważnym przemysłowy.
Bastnäsite jest blisko spokrewniony z parisite z serii minerałów . Oba są fluorowęglanami ziem rzadkich , ale formuła paryżetu Ca (Ce, La, Nd) 2 (CO 3 ) 3 F 2 zawiera wapń (i niewielką ilość neodymu ) i inny stosunek jonów składowych. Parycyt można postrzegać jako formułę jednostki kalcytu (CaCO 3 ) dodawaną do dwóch jednostek formuły bastnäsytu. W rzeczywistości wykazano, że obie te zmiany zmieniają się w tę iz powrotem wraz z dodaniem lub utratą CaCO 3 w środowisku naturalnym.
Bastnäsite tworzy szereg z minerałami hydroksylobastnäsit- (Ce) [(Ce, La) CO 3 (OH, F)] i hydroksylobastnäsyt- (Nd). Te trzy elementy należą do serii podstawień, która obejmuje możliwe zastąpienie jonów fluorkowych (F - ) jonami hydroksylowymi (OH - ).
Nazwa
Bastnazyt dostaje swoją nazwę od jego typu miejscowości , w Bastnäs Mine, Riddarhyttan , Västmanland , Szwecja . Ruda z kopalni Bastnäs doprowadziła do odkrycia kilku nowych minerałów i pierwiastków chemicznych przez szwedzkich naukowców, takich jak Jöns Jakob Berzelius , Wilhelm Hisinger i Carl Gustav Mosander . Wśród nich są pierwiastki chemiczne cer , który został opisany przez Hisingera w 1803 r., I lantan w 1839 r. Hisinger, który był również właścicielem kopalni Bastnäs, wybrał nazwę jednego z nowych minerałów bastnäsit, kiedy po raz pierwszy opisał go w 1838.
Występowanie
Chociaż jest minerałem rzadkim i nigdy nie występuje w dużych stężeniach, jest jednym z bardziej powszechnych węglanów ziem rzadkich. Bastnäsit został znaleziony w złożach boksytów krasowych na Węgrzech , w Grecji i na Bałkanach . Także w karbonatytach , rzadkie węglanu magmowej Intruzja, w Fen Complex , Norwegia ; Bayan Obo , Mongolia ; Kangankunde, Malawi ; Kizilcaoren w Turcji i kopalnia ziem rzadkich Mountain Pass w Kalifornii w USA. W Mountain Pass bastnäsite jest wiodącym minerałem rudy. Niektóre bastnäsite zostały znalezione w niezwykłych granitach obszaru Langesundsfjord w Norwegii; Półwysep Kolski , Rosja ; Kopalnie Mont Saint-Hilaire , złoża Ontario i Thor Lake , Terytoria Północno-Zachodnie , Kanada . Donoszono również o źródłach hydrotermalnych .
Tworzenie się hydroksylobastnasytu (NdCO 3 OH) może również zachodzić poprzez krystalizację bezpostaciowego prekursora zawierającego pierwiastki ziem rzadkich. Wraz ze wzrostem temperatury pokrój kryształów NdCO 3 OH zmienia się stopniowo w bardziej złożoną morfologię sferolityczną lub dendrytyczną. Sugerowano, że rozwój tych morfologii kryształów jest kontrolowany przez poziom, przy którym w roztworze wodnym osiągane jest przesycenie podczas rozpadu amorficznego prekursora. W wyższej temperaturze (np. 220 ° C) i po szybkim ogrzewaniu (np. <1 h ) amorficzny prekursor szybko się rozpada, a szybkie przesycenie sprzyja wzrostowi sferolitycznemu. W niższej temperaturze (np. 165 ° C) i powolnym ogrzewaniu (100 min ) poziomy przesycenia osiągane są wolniej niż jest to wymagane dla wzrostu sferolitycznego, a zatem tworzą się bardziej regularne trójkątne piramidalne kształty.
Historia górnictwa
W 1949 roku ogromny Karbonatyty gospodarzem bastnazyt depozyt został odkryty w Mountain Pass , San Bernardino County, Kalifornia . To odkrycie zaalarmowało geologów o istnieniu zupełnie nowej klasy złóż ziem rzadkich: pierwiastków ziem rzadkich zawierających karbonatyt. Wkrótce rozpoznano inne przykłady, zwłaszcza w Afryce i Chinach. Eksploatacja tego złoża rozpoczęła się w połowie lat sześćdziesiątych XX wieku po jego zakupie przez Molycorp (Molybdenum Corporation of America). Skład lantanowca rudy zawierał 0,1% tlenku europu, który był potrzebny przemysłowi telewizji kolorowej do wytwarzania czerwonego luminoforu w celu zmaksymalizowania jasności obrazu. W skład lantanowców było około 49% ceru, 33% lantanu, 12% neodymu i 5% prazeodymu, z pewną ilością samaru i gadolinu lub wyraźnie więcej lantanu, a mniej neodymu i substancji ciężkich w porównaniu z komercyjnym monacytem. Zawartość europu była co najmniej dwukrotnie większa niż w typowym monacycie. Bastnäsite w Mountain Pass był głównym światowym źródłem lantanowców od 1960 do 1980 roku. W późniejszym okresie Chiny stały się coraz ważniejszym dostawcą metali ziem rzadkich. Chińskie złoża bastnazyt zawierać kilka w prowincji Syczuan , a masywny depozyt w Bayan Obo , Mongolii Wewnętrznej , która została odkryta na początku 20 wieku, ale nie wykorzystany dopiero znacznie później. Bayan Obo obecnie (2008) dostarcza większość światowych lantanowców. Bastnäsite Bayan Obo występuje w połączeniu z monacytem (plus wystarczająca ilość magnetytu, aby wytrzymać jedną z największych hut w Chinach) iw przeciwieństwie do bastnäsite'ów karbonatytu, jest stosunkowo bliższa składom lantanowców monacytu, z wyjątkiem obfitej zawartości europu 0,2%.
Technologia rudy
W Mountain Pass ruda bastnäsite została drobno zmielona i poddana flotacji w celu oddzielenia większości bastnäsite od towarzyszącego barytu , kalcytu i dolomitu . Produkty rynkowe obejmują każdy z głównych półproduktów procesu przeróbki rudy: koncentrat flotacyjny, przemyty kwasem koncentrat flotacyjny, kalcynowany przemyty kwasem bastnäsite, a na koniec koncentrat ceru, który był nierozpuszczalną pozostałością po wypłukaniu kalcynowanego bastnäsitu kwasem solnym . Lantanowce, które rozpuściły się w wyniku obróbki kwasem, poddano ekstrakcji rozpuszczalnikowej w celu wychwycenia europu i oczyszczenia innych poszczególnych składników rudy. Kolejny produkt zawierał mieszankę lantanowców, zubożoną w znaczną część ceru i zasadniczo w całości z samaru i cięższych lantanowców. Kalcynacja bastnäsitu wyparła zawartość dwutlenku węgla, pozostawiając tlenek-fluorek, w którym zawartość ceru została utleniona do mniej podstawowego stanu czterowartościowego. Jednak wysoka temperatura kalcynacji dała mniej reaktywny tlenek, a zastosowanie kwasu solnego, który może powodować redukcję czterowartościowego ceru, doprowadziło do niepełnego oddzielenia ceru i trójwartościowych lantanowców. Z kolei w Chinach przetwarzanie bastnäsitu po zatężeniu rozpoczyna się od ogrzewania kwasem siarkowym .
Wydobycie metali ziem rzadkich
Ruda Bastnäsite jest zwykle używana do produkcji metali ziem rzadkich. Poniższe kroki i diagram przepływu procesu szczegółowo opisują proces wydobywania metali ziem rzadkich z rudy.
- Po ekstrakcji w tym procesie zwykle stosuje się rudę bastnazytu, zawierającą średnio 7% REO (tlenki metali ziem rzadkich).
- Ruda podlega rozdrobnieniu za pomocą młynów prętowych, kulowych lub autogenicznych.
- Do kondycjonowania zmielonej rudy stale używana jest para, wraz z fluorokrzemianem sody kalcynowanej i zwykle olejem z ogonków C-30. Ma to na celu pokrycie różnych rodzajów metali ziem rzadkich flokulantem, kolektorami lub modyfikatorami w celu łatwiejszej separacji w następnym etapie.
- Flotacja przy użyciu poprzednich chemikaliów w celu oddzielenia skały płonnej od metali ziem rzadkich.
- Skoncentruj metale ziem rzadkich i odfiltruj duże cząstki.
- Usuń nadmiar wody przez podgrzanie do ~ 100 ° C.
- Dodaj HCl do roztworu, aby obniżyć pH do <5. Umożliwia to rozpuszczenie niektórych REM (metali ziem rzadkich) (przykładem jest Ce).
- Pieczeń utleniająca dodatkowo zagęszcza roztwór do około 85% REO. Odbywa się to w temperaturze ~ 100 ° C i wyższej, jeśli to konieczne.
- Umożliwia dalsze zagęszczanie roztworu i ponowne odfiltrowanie dużych cząstek.
- Środki redukujące (w oparciu o powierzchnię) są zwykle używane do usuwania Ce w postaci węglanu Ce lub CeO 2 .
- Dodawane są rozpuszczalniki (rodzaj rozpuszczalnika i stężenie w oparciu o powierzchnię, dostępność i koszt), aby pomóc w oddzieleniu Eu, Sm i Gd od La, Nd i Pr.
- Środki redukujące (w oparciu o powierzchnię) są używane do utleniania Eu, Sm i Gd.
- Eu wytrąca się i zwapnia.
- Gd wytrąca się jako tlenek.
- Sm wytrąca się jako tlenek.
- Rozpuszczalnik zawraca się do etapu 11. Dodatkowy rozpuszczalnik dodaje się w oparciu o stężenie i czystość.
- La oddzielone od Nd, Pr i SX.
- Nd i Pr rozdzielone. SX przechodzi do odzyskiwania i recyklingu.
- Jednym ze sposobów na zebranie La jest dodanie HNO 3 , tworząc La (NO 3 ) 3 . HNO 3 zazwyczaj dodawany jest z bardzo wysoką molarnością (1–5 M), w zależności od stężenia i ilości La.
- Inną metodą jest dodanie HCl do La, tworząc LaCl 3 . HCl dodaje się w ilości 1 M do 5 M w zależności od stężenia La.
- Rozpuszczalnik z separacji La, Nd i Pr zawraca się do etapu 11.
- Nd wytrąca się jako produkt tlenkowy.
- Pr wytrąca się jako produkt tlenkowy.
Bibliografia
Bibliografia
- Palache, P .; Berman H .; Frondel, C. (1960). „ Dana's System of Mineralogy, tom II: halogenki, azotany, borany, węglany, siarczany, fosforany, arseniany, wolframiany, molibdeniany itp. (Wydanie siódme)” John Wiley and Sons, Inc., Nowy Jork, str. 289–291 .